问题:城镇化加速和重大工程密集推进,带动地下空间开发、轨道交通成网和超大城市更新提速;同时,穿江隧道、深基坑、超长盾构等高风险作业增多,传统以经验为主的管理方式,已难以满足安全可控、质量可追溯和效率提升的要求。面向未来,深空探测、月面科研站等国家任务也提出新的工程课题:如何极端环境下,对材料制备、结构建造与长期服役进行可靠验证。 原因:一上,复杂地质与受限环境让地下工程天然充满不确定性,风险隐蔽、传导快,施工窗口期短、容错空间小。仅靠人工巡检和事后处置,难以做到早发现、早预警、早干预。另一方面,新一代信息技术与工程技术加速融合,传感、通信、计算与仿真能力明显提高,为“用数据理解工程、用模型预测风险、用系统支撑决策”提供了条件。再者,地外建造是典型的跨学科探索领域,既缺少可直接套用的工程经验,也缺乏成熟实验平台和测试装备,需要通过自主创新打通从概念到验证的闭环。 影响:湖北省科技创新大会上获得突出贡献奖的丁烈云,长期深耕数字建造与工程安全领域,其团队探索表现出从“工程现场难题”到“国家战略需求”的贯通路径。以武汉轨道交通建设为例,早期地铁过江隧道联络通道施工风险高、工况变化快。团队在关键作业区布设传感监测点,通过实时数据采集与分析,将以往难以直观掌握的施工状态转化为可量化、可对比、可追踪的指标体系,实现对温度、应力等关键参数的连续观测与风险判别,为关键工序提供更稳定、更明确的决策依据。对应的方法的推广应用,有助于提升重大工程安全治理的科学化水平,推动“建造大省”向“建造强省”转变,也为智能建造在工程全生命周期落地提供可复制经验。 在地外建造方向,团队围绕“月壤砖”开展空间环境验证研究,探索利用月球原位资源制备建材的关键环节。由于月壤样品稀缺且颗粒细微,常规力学测试难以直接适用。在缺少现成装备的情况下,团队自主研制微型三轴测试等实验装置,并通过大量模拟材料训练形成稳定流程,再对真实样品进行测试验证,继续推进“天地对比”研究,分析材料在空间环境服役后的宏微观性能变化规律。这类研究为月面长期建造的材料可靠性评估、工程设计参数获取与寿命预测提供基础数据,也推动建造技术体系向极端环境应用延伸。 对策:面向智能建造趋势,技术突破与产业应用需要同向发力。其一,以工程安全为牵引,构建“感知—分析—预警—处置—反馈”闭环体系,在关键工序和高风险场景优先实现数据化、模型化、标准化,形成可推广的安全治理方案。其二,以自主可控为底线,强化关键装备与核心算法研发,提升在复杂环境、受限空间和极端工况下的测试与验证能力。其三,以交叉融合为路径,完善人才培养与科研组织方式。丁烈云推动数字建造理论体系建设,并面向设计、施工、运维全过程开展系统研究,同时推动计算机、土木等多学科协同,将数据分析等方法引入工程管理;在新的探索中,还将工程技术与健康监测需求衔接,尝试以低成本传感与系统集成服务民生场景,体现科技创新的扩展性与应用价值。 前景:随着新型城镇化深化、基础设施更新改造提速以及“智能建造”相关政策持续落地,工程建设将更强调安全韧性、绿色低碳与数字化治理。以数字建造为代表的技术路线,有望在重大工程风险管控、施工组织优化、运维健康管理各上形成更成熟的行业范式。与此同时,深空探测带来的工程需求将持续增长,地外建造从材料、工艺到结构体系仍处于探索阶段,未来仍需实验平台、标准体系、长期服役机理等上取得更多可验证成果。以跨学科组织科研力量、以实际工程问题牵引创新突破,将成为持续推进的重要路径。
从江底隧道到月球基地,丁烈云的科研经历映照出中国科技工作者敢闯敢试的探索精神。在数字建造这个充满潜力的领域,他以交叉融合为方法,以国家需求为导向,用持续的投入与突破证明:科技创新的边界在不断被拓展,关键在于长期坚守与不断进取。这位七旬科学家的故事,也为中国从“跟跑”到“并跑”乃至“领跑”提供了生动注脚。